> [Java -- 深入浅出GC自动回收机制](https://www.cnblogs.com/wjtaigwh/p/6635484.html) > [Java系列笔记(3) - Java 内存区域和GC机制](https://www.cnblogs.com/zhguang/p/3257367.html) > 整理自 腾讯 QQ音乐一面总结ada GC：Garbage Collection，垃圾回收器，用来释放没有用的对象所占用的内存空间 Java不像C++那样有delete或者free方法来释放对象的内存，而是通过GC自动地定时地回收没有被使用的对象的空间，这样降低了产生内存溢出和内存泄漏的可能性。但是一旦出现了内存溢出和内存泄漏，却又不了解虚拟机是怎么分配内存的，那么定位错误和排查错误将会是一个很困难的事情。 Java内存分配和回收的机制概括的说，就是：**分代分配，分代回收。** Java对象根据存活的事件被划分为：**年轻代（Young Generation）、年老代（Old Generation）、永久代（Permanent Generation，也就是方法区）。** ### 年轻代（Young Generation） 年轻代的内存区域又可以分为3个区域：Eden区和两个存活区（Survivor 0 、Survivor 1）。 年轻代中的GC活动可以描述为以下几点： 1. 绝大多数刚创建的对象会被分配在Eden区（大对象可以直接被创建在年老代），其中的大多数对象很快就会消亡（IBM的研究表明，98%的对象都是很快消亡的）。Eden区是连续的内存空间，因此在其上分配内存极快； 2. 程序开始运行之后，最初一次Eden区满时，执行Minor GC（Yong GC），将消亡的对象清理掉，并将剩余的对象复制到一个空的存活区，此处假设为Survivor0（此时，Survivor1是空白的，两个Survivor总是至少有一个是空白的）； 3. 下次Eden区满了，再执行一次Minor GC，将消亡的对象清理掉，将存活的对象复制到Survivor1中，然后清空Eden区； 4. 将Survivor0中消亡的对象清理掉，将其中可以晋级的对象晋级到Old区，将存活的对象也复制到Survivor1区，然后清空Survivor0区； 5. 当两个存活区切换了几次（HotSpot虚拟机默认15次，用-XX:MaxTenuringThreshold控制，大于该值进入老年代，但这只是个最大值，并不代表一定是这个值）之后，仍然存活的对象（其实只有一小部分，比如，我们自己定义的对象），将被复制到老年代。 从上面的过程可以看出，Eden区是连续的空间，而两个Survivor区至少有一个为空。经过一次GC，其中一个Survivor肯定会持有经过GC之后存活的对象。那么其他两个区的内容就不再需要了，可以直接清空。到下一次GC时，两个Survivor区角色互换。这种分配内存和清理内存的效率都极高，这种GC方式就是著名的 **“停止-复制（Stop-and-copy）”清理法（将Eden区和一个Survivor中仍然存活的对象拷贝到另一个Survivor中）** 但是这不代表停止-复制方法很高效，他只在这种情况下高效。如果老年代也采用停止-复制，那么效率将会极低。（思考为什么？） #### 拓展 在Eden区，HotSpot虚拟机使用了两种技术来加快内存分配。分别是bump-the-pointer和TLAB（Thread-Local Allocation Buffers），这两种技术的做法分别是：由于Eden区是连续的，因此bump-the-pointer技术的核心就是跟踪最后创建的一个对象，在对象创建时，只需要检查最后一个对象后面是否有足够的内存即可，从而大大加快内存分配速度；而对于TLAB技术是对于多线程而言的，将Eden区分为若干段，每个线程使用独立的一段，避免相互影响。TLAB结合bump-the-pointer技术，将保证每个线程都使用Eden区的一段，并快速的分配内存。 ### 老年代（Old Generation） 对象如果在年轻代存活了足够长的时间而没有被清理掉（即在几次Young GC后存活了下来），则会被复制到年老代。年老代的空间一般比年轻代大（存活时间长），比较稳定，能存放更多的对象，在年老代上发生的GC次数也比年轻代少。　　 如果对象比较大（比如长字符串或大数组），Young空间不足，则大对象会直接分配到老年代上（大对象可能触发提前GC，应少用，更应避免使用短命的大对象）。 当年老代内存不足时，将执行Major GC，也叫 Full GC。但是因为老年代空间大、对象大小也偏大，所以如果采用停止-复制方法，那么花费的事件和空间与年轻代相比那将是效率极低的。这里介绍几种老年代GC算法。 1. Mark-Sweep（标记-清除）算法 这是最基础的垃圾回收算法，之所以说它是最基础的是因为它最容易实现，思想也是最简单的。标记-清除算法分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。标记阶段的任务是**标记出所有存活的对象**，清除阶段就是回收没有标记的对象所占用的空间。  优点：实现容易 缺点：在多次回收之后，内存空间不连续，容易产生内存碎片，内存利用率降低。 2. Copying（复制）算法 为了解决Mark-Sweep算法的缺陷，Copying算法就被提了出来。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉，这样一来就不容易出现内存碎片的问题。  这个有点像年轻代的停止-复制算法。但是这样也会带来比较大的缺陷 优点：不会产生碎片 缺点：空间利用率低，相比标记-清除算法回收时间长（老年代对象多、空间大） 3. Mark-Compact（标记-整理）算法 为了解决Copying算法的缺陷，充分利用内存空间，提出了Mark-Compact算法。该算法标记阶段和Mark-Sweep一样，但是在完成标记之后，它不是直接清理可回收对象，**而是将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存。**  优点：空间利用率高，不会产生碎片，回收时间较短 缺点：实现较为复杂 这种算法是一般JVM中老年代使用的算法 ### 永久代（方法区） 永久代的回收有两种：常量池中的常量，无用的类信息，常量的回收很简单，没有引用了就可以被回收。对于无用的类进行回收，必须保证3点： + 类的所有实例都已经被回收 + 加载类的ClassLoader已经被回收 + 类对象的Class对象没有被引用（即没有通过反射引用该类的地方） 永久代的回收并不是必须的，可以通过参数来设置是否对类进行回收。 ### 扩展：可达性分析算法 > 参考资料： [可达性算法、Java引用 详解](https://www.jianshu.com/p/8f5fa8288d9b) 在Java中，是通过可达性分析（Reachability Analysis）来判定对象是否存活的。该算法的基本思路就是通过一些被称为引用链（GC Roots）的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径被称为（Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时（即从GC Roots节点到该节点不可达），则证明该对象是不可用的。  在java中，可以作为GC root的对象包括以下几种： + 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象 + 方法区中类静态属性引用的对象 + 方法区中常量引用的对象 + 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象 ### 扩展：Java中的引用 从可达性算法中可以看出，判断对象是否可达时，与“引用”有关。那么什么情况下可以说一个对象被引用，引用到底代表什么？ 在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，可以将引用分为以下四类： + 强引用（Strong Reference) 在代码中的普遍存在的，类似于`Object obj = new Object();`这样的引用。 只要强引用存在，GC将永远不会收集被引用对象。哪怕是OOM。 + 软引用（Soft Reference) 软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，在Java中用`java.lang.ref.SoftReference`类来表示。 对于软引用关联着的对象，只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题 ```java SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello")); // 创建一个软引用 ``` + 弱引用（Weak Reference) 弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。 在java中，用`java.lang.ref.WeakReference`类来表示。 ```java WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello")); // 创建一个弱引用 ``` + 虚引用（Phantom Reference) 虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用`java.lang.ref.PhantomReference`类表示。 如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。 ### 扩展：GC种类 上面的是一些常见的垃圾收集算法，垃圾收集算法是内存回收的理论基础，而垃圾收集器就是内存回收的具体实现。下面有几种创建的垃圾收集器，用户可以根据自己的需求组合出新年代和老年代使用的收集器。下面是常见的划分办法 新生代GC ：串行GC(SerialGC)、并行回收GC(ParallelScavenge)和并行GC(ParNew) 串行GC：在整个扫描和复制过程采用单线程的方式来进行，适用于单CPU、新生代空间较小及对暂停时间要求不是非常高的应用上，是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定。 并行回收GC：在整个扫描和复制过程采用多线程的方式来进行，适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用上，是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数。 并行GC：与老年代的并发GC配合使用。 老年代GC：串行GC(Serial MSC)、并行GC(Parallel MSC)和并发GC(CMS)。 串行GC（Serial MSC）：client模式下的默认GC方式，可通过-XX:+UseSerialGC强制指定。每次进行全部回收，进行Compact，非常耗费时间。 并行GC（Parallel MSC）：吞吐量大，但是GC的时候响应很慢：server模式下的默认GC方式，也可用-XX:+UseParallelGC=强制指定。可以在选项后加等号来制定并行的线程数。 并发GC（CMS）：响应比并行gc快很多，但是牺牲了一定的吞吐量。 <br /> <br /> <br /> <br /> <div align="right"> Chen Sicong 搬运时间：2019年8月2日 22:34:19 </div>